[發明專利]D2D通信中基于功率控制的系統吞吐量與能效平衡方法

有效

• 申請號: 201810217985.1
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108366427B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 孫永軍;左曉靜;劉祖軍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W4/70;H04W4/021
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種D2D通信中基于功率控制的系統吞吐量與能效平衡方法，主要解決現有技術中D2D通信系統的干擾管理和綠色能源無法兼顧的問題。其實現方案是：在基站附近劃定干擾受限區域，根據D2D用戶對的位置與干擾受限區域的關系選擇不同的資源分配給D2D用戶對；采用改進的基于距離選擇的資源分配方式為可復用蜂窩用戶上行鏈路資源的D2D用戶對分配資源；通過改進系統吞吐量的目標函數并使用差分進化控制單小區內用戶的發射功率，在保證用戶信干噪比門限值的條件下，不斷調節代價函數中的權值，在獲得系統最大吞吐量的同時提高系統能效，達到系統吞吐量和能效的平衡。本發明實現了D2D通信系統中的干擾管理和綠色能源的兼顧。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及一種系統吞吐量與能效平衡方法，可用于D2D通信系統中。

背景技術

近年來，隨著無線網絡迅猛發展，各種新型業務不斷出現，人們提出了更多的新需求。未來移動通信必須進一步擴大覆蓋范圍、提高數據傳輸速率、降低傳輸時延以及強調綠色節能。但伴隨著移動通信系統的演進，帶寬需求不斷增大，頻譜資源變得非常緊缺。因此如何進一步提高網絡的頻譜利用率也成為未來無線網絡發展的方向之一。D2D通信技術可以在較近的距離范圍內進行直接鏈路的通信而不需要經過基站的上下行鏈路轉發通信，有著提高頻譜利用率，擴大蜂窩網絡的覆蓋范圍，增大系統吞吐量，改善用戶終端的能源消耗等優點。當D2D用戶對采用underlay的方式復用蜂窩鏈路頻譜資源時可以最大限度地提升頻譜利用率，但D2D用戶對與蜂窩網絡之間不可避免的會產生干擾，他們之間的同頻干擾會影響到鏈路的通信質量。關于D2D工作在underlay模式下的干擾問題現已有很多文章做出了相關研究。

Hyunkee Min等人在其發表的論文“Capacity Enhancement Using anInterference Limited Area for Device-to-Device Uplink Underlaying CellularNetworks”(IEEE Transactions on Wireless Communications 10(12):3995-4000,December 2011)中提出了一種在D2D附近劃定干擾受限區域的干擾管理方法。該方法使用傳統機制限制D2D發射機的最大傳輸功率，采用δ_D-ILA策略，在D2D附近劃定干擾受限區域，然后分析δ_D-ILA策略的覆蓋率并推導各態歷經容量的封閉形式下界。該方法使用δ_D-ILA策略，控制蜂窩鏈路對D2D直通鏈路的干擾，從而提高系統吞吐量。該方法存在的不足之處是：δ_D-ILA策略忽略了D2D用戶對基站的干擾，對于無法滿足限制條件的用戶沒有做出說明。

Yunpeng Li等人在其發表的論文“Interference-Aware Resource-SharingScheme for Multiple D2D Group Communications Underlaying Cellular Networks”(Wireless Personal Communications September 2016,Volume 90,Issue 2,pp 749–768)中提出了一種有效的干擾認知頻譜資源共享方法。該方法將D2D用戶對進行分組，采用基于距離的資源分配方式，使用IA干擾對齊技術消除D2D用戶之間的干擾，最終確立目標函數提高系統吞吐量。該方法存在的不足之處是：基于距離的資源分配方案忽略了復用資源的用戶順序對系統吞吐量的影響。